壁板式密封舱结构是返回式航天器的主要金属部件,其载荷复杂、可靠性要求高、结构优化目标不易实现。由于以弹性极限为核心的传统设计方法难以在保证强度的前提下有效实现结构减重,提出了一种基于安定理论的密封舱结构设计与优化方法。使用Abaqus参数化建模方法对不同参数组合下的模型进行了批量化安定分析,在得到各种设计构型的安定载荷因子后进行了详尽的敏感度分析,综合考虑了各构型的质量强度关系并给出了效率较高的设计方案。研究结果表明,将安定分析用于密封舱结构,可以在保持质量不变的前提下,通过优化结构尺寸有效提高承载能力。

载人航天器密封结构有低漏率、高可靠、长寿命等要求。文章对载人航天器中的穿舱法兰、舱门、阀门等密封结构及其典型的失效模式进行了分析。对于静密封,针对压缩量过大导致橡胶密封圈加速老化和低温下导致橡胶密封圈接触应力降低的原因进行了剖析;对于动密封,分析了剪切应力过大导致橡胶密封件疲劳磨损、长期静置导致粘附和密封槽设置不合理导致局部压缩量不足等现象。通过对失效机理的分析,结合改进措施的仿真分析验证和试验验证效果,提出了各类典型结构部位、在不同使用条件下的密封设计规范。